On the Formation of Solid States Beyond Perfect Crystals: Quasicrystals, Geometrically-Frustrated Crystals and Glasses
在物理空间中存在三种固态物质：准晶体（准周期性）、晶体（周期性）和非晶体（非周期性）。在这里，我们认为的取向秩序的程度，发展后形成的固体状态的特点是应用四元数。二十面体准晶固体的形成被认为是与体超流的发展，其特征在于一个复杂的序参量，发生在三维空间的自发对称性破缺。晶体固态被认为是在受限维度中发展的物质的相相干拓扑有序超流态的高维类似物（Hohenberg-Mermin- Wagner定理）。最后，非晶态固体状态被认为是晶体固体的对偶，类似于莫特绝缘状态的物质是拓扑有序超流体的对偶。
2019-07-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Predicting CaO-(MgO)-Al2O3-SiO2 glass reactivity in alkaline environments from force field molecular dynamics simulations
在这项研究中，基于力场的分子动力学（MD）模拟已被用于生成一系列非晶四元CaO-MgO-Al_2 O_3-SiO_2（CMAS）和三元CaO-Al_2 O_3-SiO_2（CAS）玻璃的详细结构表示。模拟结果与选定的实验X射线和中子总散射和文献数据的比较表明，MD生成的结构已经捕获了这些CMAS和CAS玻璃的关键结构特征。基于MD生成的结构表示，我们开发了两个结构描述符，具体地说，（i）平均金属氧化物离解能（AMODE）和（ii）熔化时所有原子的平均自扩散系数（ASDC）。这两种结构描述符被认为是更准确地预测的相对玻璃反应性比常用的解聚度参数，特别是对于八个合成CAS玻璃，跨越宽的组成范围。因此，这些描述符具有很大的希望预测CMAS和CAS玻璃在碱性环境中的反应性，从组成信息。
2021-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Special Glass Structures for First Principles Studies of Bulk Metallic Glasses
本文提出通过MD生成目标几何描述符并用RMC优化小胞结构，以替代大超胞模拟块体金属玻璃，从而在MAST软件包中实现高效且准确的第一性原理性质计算。
2023-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Raman Spectrometry, a Unique Tool to Analyze and Classify Ancient Ceramics and Glasses
拉曼显微/宏观光谱允许进行非破坏性的远程分析：可以识别坯体和釉、结晶和非晶相，包括着色釉的纳米颜料。最新一代的仪器是便携式的，允许在博物馆，现场等检查。本文概述了拉曼光谱技术分析古陶瓷和玻璃的潜力。研究了选定的玻璃以及各种瓷器，青瓷，彩陶和陶器的釉料，代表了古董，欧洲，地中海，伊斯兰和亚洲世界使用的不同生产技术。它们的鉴定是基于对结晶相和玻璃相的拉曼指纹的研究。拉曼参数允许作为组成和/或处理温度的函数的分类。特别注意的是给无定形和着色相（颜料）的光谱。
2007-01-15 cond-mat.mtrl-sci
From metallic glasses to nanocrystals: Molecular dynamics simulations on the crossover from glass-like to grain-boundary-mediated deformation behaviour
纳米晶体金属含有大部分的高能晶界，其可以被认为是玻璃相。因此，随着晶粒尺寸的减小，已经提出了纳米晶体的变形行为与金属玻璃的变形行为的交叉。在这里，我们研究这种交叉使用分子动力学模拟大块玻璃，玻璃-晶体纳米复合材料，纳米晶体的Cu 64 Zr 36与不同的晶体体积分数引起的长时间的热退火。我们发现，晶界相的行为像一个金属玻璃的约束下，邻接的微晶。从类玻璃到晶界介导塑性的转变可分为三个阶段：（1）对于低结晶体积分数，系统类似于玻璃-晶体复合物，塑性流动局限于非晶相;（2）随着结晶体积分数的增加，微晶簇变得拥挤，力学响应主要取决于玻璃晶界的松弛状态;（3）当晶粒尺寸为$\geq$ 10 nm时，系统完全堵塞，禁止纯晶界塑性，而是导致共变形。我们观察到的逆霍尔-佩奇效应，只有在第二政权时，晶界没有深深放松。因此，不同晶界状态的实验结果在此范围内不具有直接可比性。
2018-07-04 cond-mat.mtrl-sci
Structural characterization and electronic structure of Li$_{3}$ClO glasses for solid-state Li-ion batteries
能够满足基于间歇性能源的可持续能源系统前所未有的需求的储能技术需要新的电池材料。我们研究了高离子导体Li $_3$ ClO玻璃。在目前的工作中，我们使用第一原理方法来模拟玻璃的非晶结构。我们用径向分布函数、径向分布函数和配位数来表征这种结构。我们将它们与水晶相比较。将玻璃的电子结构与晶体材料的电子结构进行比较。玻璃的带隙与晶体的带隙相比似乎略微减小。我们还研究了玻璃对Li金属电极的化学稳定性。玻璃状电解质的电化学稳定性相对于Li金属进行评价。
2021-04-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Physics-Informed Glass-Structure Descriptors for Assessing the Intrinsic Reactivity of Mixed Amorphous-Crystalline Precursors in Alkali-Activated Materials
Hebei University of Technology（河北工业大学）；Rice University（莱斯大学）；Rice Advanced Materials Institute, Rice University（莱斯大学先进材料研究所）；Ken Kennedy Institute, Rice University（莱斯大学肯·肯尼迪研究所）
本文提出基于物理的玻璃结构描述符，用于评估碱激活材料中混合非晶-结晶前驱体的内在反应性，通过分子动力学模拟和实验分析，改进了描述符以覆盖更广的组成空间，并展示了其在评估反应性方面的有效性。
2026-02-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Predicting Oxide Glass Properties with Low Complexity Neural Network and Physical and Chemical Descriptors
Indian Institute of Technology Delhi（印度理工学院德里分校）
本文提出低复杂度神经网络并结合物理化学描述符，在约5万条玻璃组分数据上实现优于XGBoost的性质预测，并能泛化到训练集外的新组分，为加速新型玻璃发现提供方向。
2022-10-19 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Nucleation of Al Nanocrystals in Solute-Substituted Al Metallic Glasses I: Structural characterization
高Al含量金属玻璃中的一次晶化是由内部结构类似于面心立方Al的纳米尺度区域驱动的。通过比较涨落电子显微镜（FEM）数据和FEM模拟的面心立方Al团簇在致密随机堆积基质中的分布，提取Al 88 Y 7 Fe 5基础玻璃和Al含量为1 at.%的玻璃中有序区域的直径和体积分数Cu替代Y或Al。纳米晶体的尺寸和密度作为等温退火时间的函数，对于相同的合金进行测量。在等温退火条件下，晶相的体积分数增加，相变不是单纯的晶粒粗化，而是晶相的体积分数低于淬火态样品中有序区的体积分数，因此并非所有有序区都起到晶核的作用。合金化有序区域的直径和体积分数的变化与结晶温度、成核速率和结晶密度的变化相关。没有观察到相分离的证据，相似组成的分子动力学淬火结构模型的FEM模拟没有显示实验中观察到的特征。
2023-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Suppression of tunneling two-level systems in ultrastable glasses of indomethacin
玻璃和其他非晶态固体在低温下表现出与晶态固体中发现的那些性质完全不同的热和声学性质，并且具有显著程度的普遍性。在几K以下，这些普适性质已经成功地用几十年来（几乎）一致认可的Tunnel模型来解释。在这里，我们提出了低温比热测量的超稳定玻璃的吲哚美辛，清楚地表明传统上归因于隧道两级系统（TLS）的存在无处不在的线性贡献的消失。当超稳定薄膜样品被热转化为传统玻璃时，材料会恢复典型量的TLS。这种显着的抑制TLS中发现的超稳定玻璃的吲哚美辛被认为是由于其特定的各向异性和分层的字符，这强烈地影响了动态网络，并可能阻碍低能缺陷之间的各向同性相互作用，而不是热力学稳定本身。这一解释可能支持莱格特和其他人对标准Tunnel模型的批评，尽管需要在不同种类的超稳定玻璃中进行更多的实验来确定这一假设。
2014-07-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Temperature-invariant heat conductivity from compensating crystalline and glassy transport: from the Steinbach meteorite to furnace bricks
研究结合第一性原理与热反射实验，发现晶体传播与玻璃态隧穿在鳞石英中可相互补偿，形成温度不变的 PTI 热导率，并揭示其在陨石与工业耐火砖中的意义。
2024-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Neighbors Map: an Efficient Atomic Descriptor for Structural Analysis
本文提出一种将原子环境编码为二维图像的邻居图描述符，结合卷积神经网络实现低计算成本的高精度结构分析，并展示了其在畸变晶体分类、相变追踪和液-非晶转变分析中的应用。
2023-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Predicting Bulk Metallic Glass Forming Ability with the Thermodynamic Density of Competing Crystalline States
尽管经过二十年的研究，金属玻璃的形成，非常有前途的工业应用系统，仍然是大部分无法解释的。这种知识的缺乏阻碍了对新系统的探索，新系统仍然是通过组合试验和错误来执行的。过去，人们推测结晶过程中的某种“混乱”可能在它们的形成过程中起着关键作用。在这篇文章中，我们提出了一个启发式描述量化这种混乱。它是基于“竞争结晶态的热力学密度”，从高通量从头计算参数化。高度非晶简并但几何形状不同的相的存在阻碍了结晶过程并促进玻璃形成。两个测试床被认为是。一个好的和坏的玻璃形成，CuZr和NiZr，实验特征在于高通量合成。实验结果证实了启发式描述符在预测玻璃形成能力，通过组成空间的能力。我们的分析有望加深对潜在机制的理解，并加速发现新的金属玻璃。
2016-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Lanthanum-Cerium Based Bulk Metallic Glasses with Superior Glass-Forming Ability
报道了一种具有优良非晶形成能力（GFA）的五元（La0.5Ce0.5）65 Al 10（Co0.6Cu0.4）25合金，通过倾斜浇注可形成直径为32 mm的完全非晶棒材。通过与四元（La_（0.5）Ce_（0.5））65 Al_（10）TM_（25）和三元（Ln = La或Ce; TM = Co或Cu）合金的玻璃纤维生长率的比较，我们认为，利用La-Ce和Co-Cu的共存使竞争晶相复杂化的强结晶抑制作用有助于构造具有优良玻璃纤维生长率的BMG构件。
2006-12-07 cond-mat.mtrl-sci
Splitting up entropy into vibrational and configurational contributions in bulk metallic glasses: A thermodynamic approach
采用基于非平衡绝热开关和可逆标度方法相结合的分子动力学模拟，对大块金属玻璃的振动熵和构型熵进行了有效的分离.这种方法涉及使用爱因斯坦晶体作为固相的参考和最近提出的流体相的Uhlenbeck-Ford模型来计算振动自由能。该方法的优点在于它不需要结晶固相来分离熵。因此，原则上，它适用于任何材料，无论其是否具有结晶相。利用这种方法，我们分离了两种具有不同脆性的金属玻璃Cu $_{50}$ Zr $_{50}$和Cu $_{46}$ Zr $_{46}$ Al $_{8}$在零外压下的振动熵和构型熵.我们发现前者的结果与Smith \textit{et al.} [H. L. Smith \textit{et al.}，Nat. Phys. \textbf{13}，900（2017）]。含Al玻璃的组态熵比其它玻璃的组态熵大70%。我们的研究结果表明，虽然其他因素可能在发挥作用，配置熵可以用来调查的效果，添加微量合金元素的大块金属玻璃的玻璃形成能力。
2020-07-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Low energy excitations in crystalline perovskite oxides: Evidence from noise experiments
在本文中，我们报告的1/f噪声测量的晶体金属氧化物与钙钛矿结构的低至4.2K。结果表明，存在平均激活能为$\approx$ 70-80 meV的局域激发，在T $\approx$ 35- 40 K处产生噪声峰。此外，它显示了隧道型两级系统（如玻璃）的明确证据，这些系统在低于30 K的噪声测量中出现。
1998-11-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Predicting the propensity for thermally activated $β$ events in metallic glasses via interpretable machine learning
金属玻璃（MG）中的元激发，即，$β$过程涉及在附近的子盆地之间跳跃，是金属玻璃许多不寻常性质的基础。然而，仅从原子位置对这些激活过程的倾向进行高效率预测仍然是一个艰巨的挑战。最近，采用精心设计的现场环境描述符和机器学习（ML），在预测压力激活的$β$过程（即，剪切变换）从静态结构。然而，复杂的张量应力场和方向依赖性激活会在数据中引入非平凡噪声，限制了所学习的结构-性质映射的准确性。在这里，我们专注于热激活的元激发，并在几个Cu-Zr MG中生成高质量的数据，从而可以定量绘制势能图。在对具有短距离和中等距离电荷分布的原子环境进行指纹识别后，ML可以识别出对热激活具有强抵抗力或高顺应性的原子，其精度超过了应力驱动激活事件的ML模型。有趣的是，一个定量的“任务间”转移测试表明，我们的学习模型也可以概括预测剪切转换的倾向。我们的数据集可能有助于对MG中结构-性质关系的未来ML模型进行基准测试。
2020-06-24 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Analysis of local structure of mechanical and thermal rearrangements in glasses with the atomic cluster expansion
该研究用 ACE 描述符和体序线性分类器识别玻璃中热激活与剪切重排的活性粒子，揭示二元混合物与聚合物玻璃对两体、三体结构关联的不同需求。
2024-10-04 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Surface Crystallization of Monoatomic Pd Metallic Glasses
从无定形原子结构结晶通常被视为追求较低能量状态的自发过程，但对于合金系统，由于固有的结构和组成复杂性，通常难以阐明。在这里，通过电子束照射，我们发现表面限制，从而在单原子Pd金属玻璃，这是由于表面和内部之间的结构差异的系统中的尺寸依赖的结晶。表面晶化的平衡厚度是可控的，这为制备新型纳米结构提供了一种很有前途的方法。该研究被认为提供了从纳米尺度到块体尺寸的固体非晶到结晶相变的一般理解。
2020-04-09 cond-mat.mtrl-sci
Predicting densities and elastic moduli of SiO2-based glasses by machine learning
具有高弹性模量和低重量的SiO2基玻璃的化学设计是非常感兴趣的。然而，它是很难找到一个通用的表达式来预测的弹性模量根据玻璃合成前的组成，因为弹性模量是一个复杂的功能，原子间的键和它们的排序在不同的长度尺度。在这里，我们表明，基于SiO2的玻璃的密度和弹性模量可以通过机器学习（ML）技术在复杂的组成空间中有效地预测，除了SiO2之外还有多种（>10种）添加剂氧化物。我们的机器学习方法依赖于高通量分子动力学（MD）模拟生成的训练集，一组精心构建的描述符，将经验统计建模与原子间键合的基本物理学联系起来，以及通过实施最小绝对收缩和选择算子与梯度增强机（GBM-LASSO）开发的统计学习/预测模型。ML模型的预测进行了全面的比较，并验证了大量的模拟和实验数据。通过仅使用仅由二元和三元玻璃样品组成的数据集进行训练，我们的模型显示出非常有前途的能力，可以预测训练集之外的k-nary SiO2基玻璃的密度和弹性模量。作为其潜在应用的一个例子，我们的GBM-LASSO模型被用来执行多组分玻璃系统的许多（~105）组合物的快速和低成本的筛选，以构建一个组合物属性数据库，该数据库允许对玻璃密度和弹性性能进行富有成效的概述。
2019-11-06 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Shear-band cavitation determines the shape of the stress-strain curve of metallic glasses
众所周知，金属玻璃具有非常坚固的屈服强度，其威布尔模量与结晶工程合金一样高。然而，它们的屈服后行为变化很大，在流动应力水平和应变在失败的大分散。使用X射线断层扫描，我们首次揭示了如何应变相关的剪切带腔的内部演变的基础上，这种不可预测的后屈服响应。我们演示了如何宏观应变软化符合内部剪切带空化的第一次检测。在塑性流动过程中的空腔生长被发现遵循幂律，这产生了分形维数和粗糙度指数与断裂后获得的自相似表面性质非常一致。这些研究结果表明，内部微裂纹如何共存的剪切带塑性沿塑性部分的应力-应变曲线，合理化的金属玻璃看到的塑性流动行为的大的可变性。
2022-11-15 cond-mat.mtrl-sci
Non-equilibrium Magnetic Properties of Single Crystalline La0.7Ca0.3CoO3
对La_（0.7）Ca_（0.3）CoO_3单晶的磁性和电学性质进行了实验研究。该系统在170 K以下达到铁磁自发磁矩，在100 K以下表现出重入自旋玻璃相。在有序和重入相，低场磁性是强烈的方向依赖性，表现出相当高的磁化强度值垂直于平行于c轴。磁弛豫实验表明，铁磁相和重入自旋玻璃相均处于非平衡态，系统呈现出自旋玻璃相和无序受抑铁磁体的磁老化特征.
2005-11-03 cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear optical properties of TeO$_2$ crystalline phases from first principles
我们计算了两种晶体氧化碲多晶型物的第二和第三非线性光学系数：$α$ $_{2}$（最稳定的晶体体相）和$γ$ $_{2}$（与玻璃相更相似的晶体相）。结晶相的三阶非线性折射率比$α$ $_{2}$方石英大两个数量级，从而将玻璃的实验观察扩展到结晶化合物的情况。虽然Te的电子孤对对贡献了这些大值，但对三阶极化率张量的各向异性的完整解释需要对结构进行详细分析，特别是螺旋链的存在，这似乎与合作的非局域极化率有关。效果。我们的研究结果表明，第一性原理模拟是一个强大的预测工具，估计非线性光学材料的微晶。
2011-07-14 cond-mat.mtrl-sci
Metallic glasses for biodegradable implants
金属玻璃由于其固有的强度和耐腐蚀性而成为生物医学植入物应用的优秀候选者。然而，金属玻璃在结构应用中的使用是有限的，因为体积尺寸难以实现。玻璃形成能力（GFA）随合金成分变化很大，并且随着系统中化学物质数量的增加而变得更加难以预测。在这里，我们提出了一个理论模型-在AFLOW框架中实现-用于预测基于晶相之间的竞争的GFA，并将其应用于生物相关的二元和三元体系。弹性性能估计的基础上的规则的混合物的合金系统被预测为散装玻璃形成。专注于用于可生物降解骨科支撑应用的钙和镁基系统，我们建议进一步研究AgCaMg和AgMgZn系列合金;以及基于以下成分的合金：Ag $_{0.33}$ Mg $_{0.67}$、Cu $_{0.5}$ Mg $_{0.5}$、Cu $_{0.37}$ Mg $_{0.63}$和Cu $_{0.25}$ Mg $_{0.5}$ Zn $_{0.25}$。
2019-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Soliquidy: a descriptor for atomic geometrical confusion
本文提出几何描述符 Soliquidy，以欧几里得输运成本表征原子有序与无序状态，并结合生成焓构建金属玻璃形成分类器。
2025-01-29 cond-mat.mtrl-sci
Graph theory-based structural analysis on density anomaly of silica glass
分析玻璃材料的原子结构在实验和计算上都是一个巨大的挑战，缺乏对玻璃结构的直接、详细的了解阻碍了我们驾驭结构-性质关系的能力。例如，二氧化硅玻璃中密度异常的结构起源-负热膨胀系数-仍然知之甚少。基于分子动力学（MD）的模拟产生原子分辨的结构，但是量化密度异常中无序的作用是具有挑战性的。在这里，我们建议使用一个图形理论的方法来评估无序的结构安排之间的拓扑差异，从MD轨迹的二氧化硅玻璃。图形相似性度量量化共价网络之间的相似性，并且可以通过与参考结晶固体或与不同热力学状态的玻璃进行比较来表征无序固体的性质。这种方法涉及铸造全原子玻璃配置网络，并随后应用图形相似性度量（D-措施）。计算的D-测量值，然后作为两个配置之间的拓扑距离。通过在一定温度范围内测量二氧化硅玻璃构型的拓扑距离，在高于假想温度的温度下可以观察到不同的结构特征。此外，我们比较了玻璃和结晶二氧化硅相的局部原子环境之间的拓扑距离。这种方法表明，更多的柯石英样和石英样的局部结构出现在石英玻璃的密度是在加热过程中的最小值时。
2022-08-23 cond-mat.mtrl-sci
A Machine Learning Framework for Predicting Glass-Forming Ability in Ternary Alloy Systems
Sharif University of Technology（谢里夫理工大学）
本文提出基于随机森林和极端梯度提升的机器学习方法，用于预测三元氧化物玻璃的玻璃形成能力，揭示了电负性变异等关键特征对预测性能的影响。
2025-12-08 cond-mat.mtrl-sci
Common mechanism of thermodynamic and mechanical origin for ageing and crystallisation of glasses
已知玻璃态经历缓慢的结构弛豫，其中系统逐渐探索较低的自由能最小值，其为无定形（老化）或结晶（失透）。最近，人们越来越感兴趣的不寻常的间歇性集体位移的大量粒子被称为“雪崩”。然而，其结构根源和动态尚未得到充分处理。在这里，我们研究硬球玻璃，结晶或年龄取决于大小多分散性的程度，并表明，少量的颗粒被critically驱动重新排列在低密度和键取向顺序的区域。这导致机械平衡的瞬时损失，这促进了大的级联运动。结合以前确定的现象学，我们有一个完整的动力学途径的结构变化，这是共同的老化和结晶。此外，这表明瞬态力平衡是区别玻璃和过冷液体的原因。
2017-08-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Atomistic insights into the mixed-alkali effect in phosphosilicate glasses
近年来，通过组成设计来定制生物活性玻璃的性质已经成为它们在医学应用中的广泛兴趣的主题，例如，组织再生了解氧化物玻璃中的混合碱效应（MAE）对于定制玻璃组合物以控制离子的迁移率以及因此取决于它的玻璃性质（例如离子释放、玻璃化转变温度和离子电导率）具有根本重要性。然而，大多数以前设计的生物活性玻璃是基于试错法，这是由于复杂的玻璃结构，这是不平凡的分析，因此，缺乏一个清晰的图片的玻璃结构在短期和中期秩序。因此，我们使用分子动力学模拟来研究使用MAE是否可以控制45 S5玻璃的生物活性和性质及其结构起源。我们发现，网络连接性，一个结构参数，通常用于访问硅酸盐玻璃的生物活性，不改变与锂或钾钠取代。相反，弹性模量表现出强烈的依赖于改性剂的类型，因为它们随着平均场强的增加而增加。类似地，玻璃元素的流动性受到用于取代Na的改性剂的类型的显著影响。的性质的变化进行了进一步讨论，并解释使用的变化在短期和中期的结构，给出以前的实验结果的证据。最后，我们强调的起源不存在的MAE，改性剂对玻璃的生物活性的影响，在预测氧化物玻璃的生物活性的动力学描述符的重要性，我们提供了必要的见解，在原子尺度上，需要进一步发展的生物活性玻璃。
2022-01-13 cond-mat.mtrl-sci
"Butterfly Effect" in Shear-Banding Mediated Plasticity of Metallic Glasses
金属玻璃对机械应力的响应是复杂而不均匀的，塑性应变高度集中在纳米级剪切带中。与结晶固体中定义明确的变形机制相反，理解金属玻璃中的机械响应机制及其与宏观塑性的内在相关性仍然是长期存在的问题。通过实验和理论分析相结合的方法，我们发现金属玻璃中的剪切带过程呈现出复杂的混沌动力学，表现为存在环面破坏相图、正的李雅普诺夫指数和分数李雅普诺夫维数。我们还表明，实验观察到的大塑性波动的金属玻璃测试在相同的条件下，可以解释从混沌剪切带动力学，这可能会导致失控剪切带的临界条件的外观上的不确定性。从物理上讲，剪切带的混沌动力学是由剪切带内结构无序和温度升高之间的相互作用引起的。通过调节变形参数，可以将混沌动力学转化为对应于较小塑性波动的周期轨道状态。我们的研究结果表明，金属玻璃的塑性流动是一个复杂的动力学过程，这是高度敏感的初始条件，并让人联想到“蝴蝶效应”，在许多复杂的动力学系统中观察到的。
2020-03-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Transition from high-entropy to conventional $(TiZrNbCu)_{1-x}Co_x$ metallic glasses
制备了一种新的金属玻璃系统$(TiZrNbCu)_{1-x}Co_x$，其组成范围从高熵（HEA）到富Co合金（x $\leqslant$ 0.43），并对其进行了表征和研究。对样品的化学组成、均匀性、热稳定性、电子结构、磁性和机械性能进行了全面的研究。在HEA范围内，所有性质随x变化。特别地，平均原子体积偏离x $\ge 0.2$的Vegard定律，其中平均原子堆积分数也突然改变。用紫外光电子能谱研究了Co的价带结构，发现Co的3d态随x的增加而接近费米能级，呈现分裂带的形状。由于磁相关的开始，x $\ge 0.25$的磁化率迅速增加。非常高的显微硬度随x迅速增加。并与类似的二元和五元金属玻璃以及Cantor型晶态合金的结果进行了比较。
2021-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Sound attenuation in stable glasses
要理解非晶态固体和晶态固体的普遍低温性质之间的差异，需要解释非晶态固体中长波长声子的较强阻尼。一个长期的声音衰减的情况下，从实验，理论和模拟的组合，导致声音衰减的四次标度与波矢量，这是通常归因于瑞利散射的声音。现代计算机模拟对这幅图的有效性给出了相互矛盾的结论。我们模拟具有前所未有的广泛稳定性的玻璃，以在一系列实验相关的制备方案中对模型玻璃成形剂中的声音阻尼进行第一次微观分析。我们提出了一个令人信服的证据，四次标度恢复小波矢玻璃的稳定性无关。随着稳定性的增加，四次标度开始的波矢量增加了大约三倍，声音衰减减少了一个数量级以上。我们的研究结果揭示了玻璃稳定性和声阻尼之间的密切联系。
2019-06-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Perfect and Stable Hybrid Glasses from Strong and Fragile Metal-Organic Framework Liquids
混合玻璃连接新兴领域的金属有机框架（MOFs）与玻璃的形成，非晶化和熔化过程中，这些结构多样性和化学多功能系统。大多数沸石，包括M0 F，在玻璃化转变附近非晶化，失透，然后在高得多的温度下熔化。这两个过程之间的关系迄今尚未研究。在这里，我们展示了加热如何首先导致低密度的完美玻璃，然后是有序-有序转变，导致低脆性的超强液体，动态控制MOF崩溃。随后的有序-无序转变产生了更脆弱的高密度液体。在结晶和熔融之后，随后的冷却导致与高密度相几乎相同的稳定玻璃。此外，不同MOF的宽范围的熔融温度表明这些可以通过拓扑结构来区分。我们的研究为这些新型韧性结晶材料的稳定性和功能性提供了新的见解，包括熔铸MOFs的可能性。
2014-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Self-induced crystalline fluctuation spin-glass state in Mn7C3 binary compounds
State Key Laboratory of Superhard Materials, College of Physics, Jilin University（吉林大学物理学院超硬材料国家重点实验室）；Center for Optics Research and Engineering, Shandong University（山东大学光电研究中心）；State Key Laboratory of Inorganic Synthesis and Preparative Chemistry, College of Chemistry, Jilin University（吉林大学化学学院无机合成与制备化学国家重点实验室）；Institute of High Pressure Physics, School of Physical Science and Technology, Ningbo University（宁波大学物理科学与技术学院高压物理研究所）
本研究通过高温高压合成Mn7C3自旋玻璃，发现其具三角伊辛结构、高冻结温度，明确电子为受挫与竞争根源，引入新型自旋玻璃家族及应用友好材料。
2026-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Self-induced spin glass state in elemental and crystalline neodymium
自旋玻璃是物质的一种高度复杂的磁性状态，与自旋挫折和结构无序有着错综复杂的联系。它们没有表现出长程序，并散发出老化现象，这使它们与量子自旋液体不同。我们报道了一种新型的自旋玻璃态，自旋-Q玻璃，可在块状结晶金属钕厚膜中观察到。利用自旋极化扫描隧道显微镜结合从头计算和原子自旋动力学模拟，我们可视化的原子尺度的非共线秩序的变化及其对磁场和温度的响应。我们量化了老化现象，将玻璃质与晶体对称性和能量景观联系起来。这一结果不仅解决了长期以来关于钕磁性的争论，而且表明玻璃化可能出现在其他缺乏外在无序的磁性固体中。
2020-05-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Chemical Bonding in Metallic Glasses from Machine Learning and Crystal Orbital Hamilton Population
金属玻璃（MG）的化学（成分和键合信息）至少与结构拓扑学一样重要，以了解其性能和生产/加工特性。本文报道了一种基于机器学习（ML）的方法，该方法为原型合金系统的MG中的化学键强度带来了前所未有的“大局观”。在密度泛函理论（DFT）的框架内，通过晶体轨道Hamilton布居（COHP）分析给出了电子结构和化学键之间的联系。所述的全面概述是通过以下几个方面的结合而实现的：COHP分析提供的键强度的有效定量估计;关于经典分子动力学模拟实现的原子构型的结构的代表性统计;以及原子位置（SOAP）描述符的平滑重叠。该研究的补充下，ML模型的机械负荷范围内的应用程序，其中所得到的概述化学键强度揭示了化学/结构的异质性，这是符合的趋势，键交换验证原子局部环境。令人鼓舞的结果铺平了道路，适用于许多其他情况下，原子分类（从化学键的角度来看）起着关键作用的替代方法。
2020-07-21 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Reconstruction of the lattice Hamiltonian models from the observations of microscopic degrees of freedom in the presence of competing interactions
扫描探针和电子束成像技术的出现，使得人们可以在单个原子单位的水平上对原子结构以及电子和振动结构的微小细节进行定量研究。这些微观描述符又可以与局部对称性破缺现象相关联，代表基础生成物理模型的随机表现。在这里，我们探讨的交换积分的重建的哈密顿晶格模型与两个竞争的相互作用的微观自由度的观察，并建立在一个广泛的参数温度空间的不确定性和可靠性，这样的分析。作为辅助任务，我们开发了一种基于直方图聚类的机器学习方法，使用减少的描述符空间有效地预测相图。我们进一步证明，重建是可能的，以及以上的相变和参数空间的区域时，系统的宏观基态是不好的定义，由于挫折的相互作用。这表明，这种方法可以适用于传统的复杂问题的凝聚态物理，如铁电弛豫和morphotropic相边界系统，自旋和团簇玻璃，量子系统，一旦本地描述符链接到相关的物理行为是已知的。
2020-01-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Compositional Representation of Polymorphic Crystalline Materials
Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)（韩国科学技术院（KAIST））；Korea Research Institute of Chemical Technology (KRICT)（韩国化学技术研究院（KRICT））；University of Illinois Urbana-Champaign (UIUC)（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校（UIUC））；Rensselaer Polytechnic Institute (RPI)（伦斯勒理工学院（RPI））；Harvard University（哈佛大学）
针对仅靠组成描述符表示材料受多晶型歧义限制的问题，提出概率建模组成的PCRL方法，经16个数据集验证有效，可助力材料发现。
2024-12-08 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Sound attenuation in finite-temperature stable glasses
非晶态固体的热导率的温度依赖性与其晶态对应物的热导率的温度依赖性明显不同，但表现出普遍的行为。声音衰减被认为与这种普遍行为有关。最近的计算机模拟表明，在谐波近似声衰减$Γ$服从四次，瑞利散射标度小波矢量$k$和二次标度波矢量以上的Ioffe-Regel限制。然而，模拟和实验并没有提供一个清晰的画面，在有限的温度下，非谐波效应变得相关的预期。在这里，我们研究在有限的温度下的各种稳定性的模型玻璃，从不稳定的玻璃，表现出快速老化的玻璃，其稳定性等于那些在实验室实验中创建的声音衰减。我们发现了几个定标律取决于玻璃的温度和稳定性。首先，我们发现大波矢二次标度在所有温度下都是不变的。其次，我们发现，在小的波矢$Γ\sim k^{1.5}$的老化玻璃，但$Γ\sim k^2$时，玻璃不老化的时间尺度上的计算。对于我们最稳定的玻璃，我们发现，$Γ\sim k^2$在小波矢，然后交叉到瑞利散射标度$Γ\sim k^4$，其次是另一个交叉到二次标度在大波矢。我们对这种二次行为的计算观察调和了模拟、理论和实验，并将促进对玻璃热导率温度依赖性的理解。
2020-04-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Reverse Monte Carlo and Rietveld modelling of BaMn(Fe,V)F7 glass structures from neutron data
氟化物玻璃BaMnMF_7（M = Fe，V，假设同晶置换）的结构模型已经建立。用反向蒙特卡罗（RMC）和Rietveld无序材料（RDM）方法模拟了中子斑图。最佳拟合是从七个测试的结晶模型之一：BaMnGaF 7结构类型的玻璃结晶。然而，通过RMC应用于放大的RDM模型，最佳拟合和最差拟合之间的差异相当小（DRp ~ 0.5%），这表明两个干涉函数不足以表征这样的多组分玻璃，或者尽管多面体连接存在很大差异，但七个模型中的平均短程和中程有序度是相似的。
2003-10-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Shear banding instability in \remove{high entropy} multi-component metallic glasses: Interplay of composition and short-range order}
准静态驱动的块状金属玻璃中的剪切带不稳定性来自集体动力学，由剪切转变区和相关的非局部弹性相互作用介导。从现象学上也知道，剪切带的尖锐结构特征通常与塑性屈服转变的尖锐度相关，在通常研究的由多种不同元素组成的合金中占主导地位，这些元素具有非常不同的原子半径。然而，在相反的极限\remove{of high-entropy multicomponent alloys,}中，其中元素的半径相对相似，块体金属玻璃的塑性屈服高度依赖于组成和有序特征。特别是，一个已知的机制在发挥作用，涉及到形成的短程秩序为主的二十面体为基础的集群。在这里，我们报告的原子模拟的多组分金属玻璃具有不同的化学成分，应变局部化的程度在很大程度上是由成分驱动的二十面体有序和集体驱动的剪切转变区之间的相互作用控制。通过改变成分，应变局部化的范围从扩散均匀化的模式，以奇异的裂纹状的功能。我们通过测量与局部原子结构密切相关的原子对塑性重排的敏感性来量化动态屈服跃迁。我们发现，丰富的短程有序的二十面体内重排区增加玻璃材料的离域应变的能力。塑性屈服的类型通常可以通过表征元素关联的常用成分描述符（错配参数$δ_a$）以及不常见的成分描述符（如剪切带宽度和剪切带动力学相关参数）来定性推断。
2021-10-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Fast Isotropic Li-Ion Diffusion in Zeolitic Imidazolate Framework Glass Electrolytes for Batteries
Aalborg University（奥尔堡大学）；The Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学）
该研究通过机器学习原子间势模拟发现，ZIF玻璃因结构无序使Li⁺扩散活化能降低、扩散系数大幅提升，实现了从晶态的各向异性到玻璃态的各向同性转变，为高性能固体电解质提供了新方向。
2026-08-10 cond-mat.mtrl-sci
Glassy, Gardner-like Phenomenology in Minimally Polydisperse Crystalline Systems
我们报告的非平衡相的物质，最低限度的无序晶体相，我们发现存在于最大的无定形玻璃和理想的晶体之间。尽管这些近晶体看起来高度有序，但它们显示出类似于在非晶态固体中观察到的玻璃状和堵塞特征。在结构上，它们表现出弱力和小粒子间间隙的概率分布以及振动态的平坦密度的幂律缩放。动态地，它们在特征压力以上显示出异常老化。从数量上看，这种无序的晶体相与最无序固体中的Gardner样相有很多共同之处。近晶体应该服从实验实现在商业上可获得的颗粒系统，是必不可少的验证理论的非晶材料。
2018-07-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Universal Fragment Descriptors for Predicting Electronic Properties of Inorganic Crystals
从历史上看，材料的发现一直是由艰苦的试错过程驱动的。材料数据库的发展和新兴的信息学方法最终提供了将这种实践转化为数据和知识驱动的合理设计的机会。通过使用来自AFLOW存储库的数据进行高通量从头计算，我们已经生成了定量材料结构-性能关系（QMSPR）模型来预测八个关键的电子和热机械材料性能，例如金属/绝缘体分类，带隙能量，体积和剪切模量，德拜温度和热容。用这些QMSPR模型获得的预测精度接近几乎任何化学计量无机晶体材料的训练数据。这些模型的成功和普遍性归功于新材料描述符的构建--被称为通用属性标记材料片段（PLMF）。该表示只需要最小的结构输入，并提供简单的启发式设计规则，指导合理的材料设计方面的简单的模型解释。这项研究证明了材料信息学的力量，大大加快了新材料的搜索。
2017-03-24 cond-mat.mtrl-sci
A Framework for Ductility in Metallic Glasses
本文提出一种基于稳定剪切带扩展应力梯度 gradSDB 的金属玻璃延展性框架，通过比较 gradSDB 与外加应力梯度 gradsapp 判断脆性或延性行为，为金属玻璃作为结构材料的塑性定量建模提供本构关系。
2023-04-15 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscratching of metallic glasses -- An atomistic study
材料的摩擦学性能在工程应用中起着重要的作用。到目前为止，许多实验研究已经确定了摩擦学参数和机械响应之间的相关性。采用分子动力学模拟方法，研究了Cu $_{64.5}$ Zr $_{35.5}$非晶合金的纳米划痕磨损行为。法向力和横向力以及硬度值的演变遵循结晶基材的公知行为。特别是，正面堆积的产生削弱了材料对划痕尖端的响应，并导致横向硬度与正常硬度相比降低。然而，金属玻璃随着温度的升高而软化，特别是在玻璃化转变温度以上，因此显示出更高的结构松弛所施加应力的趋势。这种塑性响应进行了分析，重点对局部区域的原子进行了强冯-米塞斯应变，因为这些是剪切转换区和剪切带的基础。由这些原子占据的体积随温度而增加，但仅在玻璃化转变温度以上观察到大的增加。我们用塑性效率的概念来量化塑性的产生，它将试样内部塑性体积的产生与外部损伤的形成，即划痕槽的形成联系起来。与纳米压痕相比，纳米划痕过程中塑料体积的产生速率与温度显著相关，使得玻璃内部在较低温度下更耐损伤，但在升高的温度下更易受损伤。
2019-08-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Towards stable metal inorganic-organic complex glasses
针对金属无机-有机配合物前驱体熔化前易分解、难玻璃化的问题，提出丙酮缓慢除溶剂结合淬火的氢键网络策略，制备稳定功能玻璃并揭示氢键作用。
2025-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic shear transformations in metallic glasses
已知非晶态固体中的塑性流动是由局部剪切转变（ST）进行的，已经提出局部剪切转变优先从结构中的一些缺陷单元开始，类似于结晶固体中的位错和点缺陷。尽管ST在金属玻璃（MG）的机械变形中起着核心作用，但到目前为止，我们对其特性的了解仅限于假设模型，基于使用unreleasingly高冷却速率的计算机模拟。使用组合的分子动力学（MD）和蒙特卡罗（MC）模拟，在这里，我们已经成功地固化金属液体在一个有效的冷却速度慢至500 K/s，以接近典型的实验中生产散装MG。利用这一现实的MG模型，我们发现，ST不产生签名结构缺陷，可以识别的先验。在屈服时，只有约2%的原子参与ST，每个事件涉及少至~10个原子。这些发现纠正了MD生产的玻璃结构中保留的液体状区域的不切实际的高含量，这使得MG模型人为地具有延展性，并将样品范围的剪切模量预测不足至少~20%（相对于实验BMG的剪切模量）。我们的发现揭示了内在结构的不均匀性的范围，以及在机械负荷下ST出现的不确定性方面。
2022-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Characterizing the mechanical response of metallic glasses to uniaxial tension using a spring network model
本研究构建粗粒化弹簧网络模型模拟金属玻璃变形的原子重排，通过单轴拉伸模拟验证模型可准确描述应力-应变曲线，并揭示冷却速率对力学响应的影响规律。
2023-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Linking quantum mechanical features to structural phase-transformation in inorganic solids
研究提出局部晶格畸变描述符，结合量子力学效应预测含镧系和过渡金属无机固体的结构相变，并通过实验验证了其准确性和通用性。
2025-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Structure and size of the plastic zone formed during nanoindentation of a metallic glass
利用分子动力学模拟，我们研究了大的CuZr玻璃系统在纳米压痕过程中产生的塑性区。塑性区由一个核心区域和一个尾部组成，在核心区域中，几乎每个原子都经历塑性重排，在尾部，塑性活性原子的密度分布衰减到零。与晶体基材相比，金属玻璃中的塑性区明显小于晶体。所谓的塑性区尺寸因子，它将塑性区的半径与压头与基体的接触半径联系起来，假定值约为1，而在晶体中--取决于晶体结构--值通常为2- 3。金属玻璃中的小塑性区是由非晶基体中基本上均匀的变形引起的，而在晶体中，异质位错占主导地位，其生长导致塑性区的显着扩展。
2019-08-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Topological Constraints and Rigidity of Network Glasses from Molecular Dynamics Simulations
由于其非晶体性质，玻璃态仍然是最令人兴奋的科学挑战之一。为了研究这种材料，分子动力学（MD）模拟已被广泛使用，因为它们提供了一个直接的视图到其微观结构。因此，MD不仅用于再现真实的系统特性，而且还受益于详细的原子尺度分析。不幸的是，MD显示出固有的局限性，因为有限的计算能力。例如，目前只允许模拟小系统，这妨碍了研究小的组成变化，尽管众所周知，它们可以显着改变系统特性。在这个阶段，人们倾向于遵循拓扑约束理论，其目的是仅依赖于单个原子的连接来描述玻璃的宏观性质，从而将复杂的玻璃网络视为简单的机械构架。由于只有基本的手工计算，该理论已成功地预测复杂的组成和玻璃性质的温度行为，如玻璃形成能力，相应液体的粘度或弹性。我的博士工作的目的是将这些成功的方法仅基于底层低温网络的拓扑结构与可以从MD计算中获得的属性联系起来。因此，它应该允许增加刚性理论的适用性。
2015-06-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Hidden order in serrated flow of metallic glasses
我们报告的统计和动态分析结果的锯齿形的应力-时间曲线从压缩恒定应变率测试两个金属玻璃样品具有不同的延展性水平，努力提取隐藏的信息，在看似不规则的锯齿。在这两种合金样品中检测到两种不同类型的动力学。对应于韧性较低的$Zr_{65}Cu_{15}Ni_{10}Al_{10}$合金的应力-应变曲线显示出有限的关联维数和正的李雅普诺夫指数，这表明潜在的动力学是混沌的。相比之下，对于更具延展性的$Cu_{47.5}Zr_{47.5}Al_{5}$合金，应力降幅度及其持续时间的分布服从幂律缩放，这让人想起自组织临界状态。指数也满足与自组织临界性相容的标度关系。可能的物理机制，有助于两个不同的动态制度进行了讨论，通过借鉴与锯齿状屈服的结晶样品的类比。分析表明，塑性较小的试样的塑性变形主要是由于单个剪切带的粘滑，而塑性较大的试样的塑性变形主要是由于大量剪切带的同时形核及其相互作用。
2013-03-26 cond-mat.mtrl-sci nlin.CD
Correlation between vibrational anomalies and emergent anharmonicity of local potential energy landscape in metallic glasses
玻色子峰（BP）是无序和晶体材料的拉曼和非弹性散射光谱中的普遍特征。目前的范式提出了玻色子峰作为弹道（声子）和扩散型激发之间的Ioffe-Regel交叉的结果，其中声子的相干性损失被描述为由于结构无序的纯谐波过程。BP的这种“和谐无序”范式从未在原子水平上受到挑战或测试。在这里，通过一组原子分辨的非晶金属合金的表征，我们发现了一个强大的玻色子峰的强度和激发的激活能之间的反比在势能景观（PEL）。较大的玻色子峰与较浅的盆地和较低的激活障碍，因此，与强烈的非谐部门的PEL。从原子模拟的数值证据表明，太赫兹原子振动的BP在原子玻璃中贡献最大的是强烈的非谐，证明了通过非常大的值的原子和模式分辨Grüneisen参数发现的原子振动构成的BP。这些结果提供了一个直接的桥梁之间的振动光谱和拓扑结构的PEL在固体中，并指向一个新的“巨大的非谐性”的范例，通用的无序材料和声子玻璃的问题，在新兴材料的能源应用。从这个意义上说，无序和非和谐是同一枚硬币的两面。
2022-01-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
